Énergie solaire photovoltaïque

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Atlas solaire mondial

Panneaux photovoltaïques du plus grand bateau solaire d'Europe en 2007 (180 places) (voir ci dessous)

Ce bateau solaire de 180 places a été affrété par l'ONG Natuur monumenten pour le centre d'interprétation de la nature de Dordrecht pour visiter les zones humides du Parc national de Biesbosch (9 000 ha) aux Pays-Bas. Coût : 1 million d'euros (moteur Diesel complémentaire ou de secours)

L'énergie solaire est particulièrement adaptée aux lieux isolés ensoleillé, par exemple ici dans le village de Grand Bassin (Île de la Réunion)

Les modules photovoltaïque peuvent être intégrés dans le mobilier urbain, ici pour rechargement de quelques véhicules électriques, tout en ayant fonction d'ombrière et d'abri contre la pluie, avec possibilité de récupérer l'eau de pluie

L’énergie solaire photovoltaïque est une énergie électrique produite à partir du rayonnement solaire qui fait partie des énergies renouvelables. La cellule photovoltaïque est un composant électronique qui est la base des installations produisant cette énergie. Elle fonctionne sur le principe de l'effet photoélectrique. Plusieurs cellules sont reliées entre elles sur un module solaire photovoltaïque, plusieurs modules sont regroupés pour former une installation solaire. Cette installation produit de l'électricité qui peut être consommée sur place ou alimenter un réseau de distribution.

Le terme photovoltaïque désigne selon le contexte le phénomène physique - l'effet photovoltaïque - ou la technique associée.

Technique

Article détaillé : cellule photovoltaïque.

Définition simplifiée : Énergie électrique fournie à partir du soleil. Le principe de l'obtention du courant par les cellules photovoltaïques s'appelle l'effet photoélectrique. Ces cellules produisent du courant continu à partir du rayonnement solaire. Ensuite l'utilisation de ce courant continu diffère d'une installation à l'autre, selon le but de celle-ci. On distingue principalement deux types d'utilisation, celui où l'installation photovoltaïque est connectée à un réseau de distribution d'électricité et celui où elle ne l'est pas.

Les installations non connectées peuvent directement consommer l'électricité produite. À grande échelle, c'est le cas des calculatrices solaires et autres gadgets, conçus pour fonctionner en présence de lumière naturelle ou artificielle (dans un logement ou un bureau). À plus petite échelle, des sites non raccordés au réseau électrique (en montagne, sur des îles ou des voiliers, un satellite...) sont alimentés de la sorte, avec des batteries d'accumulateurs pour disposer d'électricité au cours de périodes sans lumière (la nuit notamment).

Des installations photovoltaïques sont aussi connectées aux réseaux de distribution électrique. Sur les grands réseaux de distribution (Amérique du Nord, Europe, Japon...) des installations photovoltaïques produisent de l'électricité et l'injectent dans le réseau. Pour ce faire, ces installations sont munies d'onduleurs qui transforment le courant continu en courant alternatif aux caractéristiques du réseau (fréquence de 50 Hz en Europe continentale ou 60 Hz en Amérique du Nord et au Royaume-Uni par exemple). Elles n'ont pas besoin d'installation de stockage (batteries), l'électricité est consommée à l'instant où elle est produite par les consommateurs les plus proches sur le réseau.

Les différentes techniques de modules photovoltaïques

Il existe plusieurs techniques de modules solaires photovoltaïques :

• les modules solaires monocristallins possèdent le meilleur rendement au m² et sont essentiellement utilisés lorsque les espaces sont restreints. Le coût, plus élevé que celui d'autres installations de même puissance, contrarie le développement de cette technique ;
• les modules solaires polycristallins ont actuellement le meilleur rapport qualité/prix, c'est pourquoi ce sont les plus utilisés. Ils ont un bon rendement et une bonne durée de vie (plus de 35 ans) ;
• les modules solaires amorphes auront certainement un bon avenir car ils peuvent être souples et ont une meilleure production par faible lumière. Cependant, le silicium amorphe possède un rendement divisé par deux par rapport à celui du cristallin, cette solution nécessite donc une plus grande surface pour la même puissance installée. Toutefois, le prix au m² installé est plus faible que pour des panneaux solaires composés de cellules cristallines.

Influence de l'ensoleillement

Carte de la Radiation Solaire en France

Même si la constante solaire est de 1,367 kW/m², les pertes de lumière lors de la traversée de l'atmosphère réduisent l'énergie maximale reçue au sol à environ 1 kW/m² au midi vrai : 1 m² de panneaux exposés en plein soleil reçoivent 1 kW (1 000 watts). C'est cette valeur qui est communément retenue pour les calculs, et en laboratoire pour déterminer le rendement d'une cellule ou d'un panneau solaire, c'est une source lumineuse artificielle de 1 kW/m² qui est utilisée. Au final, l'énergie qui arrive au sol dépend de la nébulosité, de l'inclinaison du soleil (et de l'épaisseur de l'atmosphère à traverser) et donc de l'heure de la journée.

Au cours d'une journée, même sans nuage, la production électrique du panneau varie en permanence en fonction de la position du soleil et n'est à son maximum que pendant un bref passage au plein midi. Le « nombre d'heures d'équivalent plein soleil » (valeur qui concerne le producteur d'électricité photovoltaïque), est moindre que le nombre d'heures où le soleil a brillé (le nombre d'heures d'ensoleillement au sens de la météorologie) dans la journée. La saison joue aussi, dans le même sens. Par exemple, la ville de Rouen est située sur la ligne des 1 750 heures d'ensoleillement par an, alors que le nombre d'heures d'équivalent plein soleil y est proche de 1 100 heures.

Cette question peut être étudiée plus en détail sur le site de l'Institut de l'énergie solaire (INES) ; il faut aussi tenir compte de l'albédo du sol, c'est-à-dire de son pouvoir de réflexion de la lumière. Lorsqu'une installation est dans un environnement très réfléchissant (un paysage de neige par exemple), sa production augmente parce qu'elle récupère une petite partie de la lumière réfléchie par la neige alentour. Mais cette variable n'est pas facile à quantifier et se trouve, de fait, incluse dans le nombre d'heures d'équivalent plein soleil.

Avant de s'équiper en panneaux photovoltaïques, il est conseillé de se renseigner sur les conditions locales du lieu géographique concerné. L'information se trouve facilement sur internet, par exemple, la Communauté Européenne a mis en ligne un nouveau logiciel gratuit PV Estimation Utility. Selon cet outil, à Liège on peut obtenir 833 kWh/kWc/an, à Hambourg 846, à Londres 869, à Colmar 920, à Rouen 931, à Munich 1000, à Arcachon 1 130, à Chamonix 1 060, à La Rochelle 1 140, à Agen 1 110, à Montélimar 1 250, à Perpignan 1 250, à Héraklion 1 330, à Madrid 1 410, à Cannes 1 330, à Séville 1 420, à Malte 1 480 et à Faro Portugal 1 490 kWh/kWc/an, soit un facteur de charge annuel potentiel variant de 9 à 17 % selon les pays et régions.

Économie

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Après avoir été tirée par l’électrification des sites isolés et l'alimentation de matériel mobile, la demande est maintenant motivée par la perspective de manquer d'énergie ou le souci d'éviter l'émission de gaz à effet de serre, et concerne surtout les installations connectées au réseau.

Incitations étatiques et coût financier

Depuis plusieurs années, les installations de panneaux photovoltaïques sont accélérées par des programmes nationaux offrant des incitations financières telles que des tarifs de rachats bonifiés de l'électricité produite pour le réseau public, notamment en Allemagne, Japon, Espagne, É.-U., Australie, France et dans d'autres pays (mais souvent à des conditions particulières). La France a annoncé le lundi 23 août 2010 une baisse de 12 % des tarifs d'achat de l'électricité photovoltaïque (ne concernant pas les particuliers), ainsi que de futures révisions de ces tarifs, pour réorganiser la filière. Le 2 décembre 2010, le Premier Ministre a annoncé une remise à plat du soutien public à la filière photovoltaïque et a notamment confirmé vouloir définir «un nouveau cadre» d'ici à mars 2011. En attendant, il a été décidé d'un moratoire sur les nouveaux projets, à l'exception des installations «à usage domestique», une décision qui a suscité de vives réactions de la part du secteur.

Un rapport de l'Inspection générale des finances publié le 3 septembre 2010 avance que le photovoltaïque, du fait de la faible production industrielle nationale, contribue pour 2% au déficit commercial de la France (800 millions d'euros en 2009). Ce rapport dénonce également un « risque financier majeur » pour les consommateurs. En décembre de la même année, Nathalie Kosciusko-Morizet s'élevait contre l’importation en grande quantité de panneaux photovoltaïques chinois à bas coût en France. Selon la ministre de l'Écologie, ces panneaux solaires importés de Chine équivaudrait à « une gamme de base dont la réalisation représente 1,8 fois la production de CO2 d'un panneau français ».

Emplois

La filière photovoltaïque représenterait entre 20 000 à 35 000 emplois en France, situés malheureusement « dans l'aval de chaîne de valeur (développement de projet, installation...) » et non dans la partie la plus innovante (recherche, fabrication). Selon une étude du cabinet SIA-Conseil, un emploi dans le photovoltaïque coûterait de 10 à 40% plus cher que l’indemnisation d’un chômeur. Le moratoire photovoltaïque en France, qui a duré de décembre 2010 à mars 2011, pourrait entraîner plus de 5 000 suppressions de postes.

Capacités de production dans le monde

En 2010, les nouvelles installations solaires photovoltaïques ont représenté dans le monde, une puissance de 14 000 MW, portant la totalité des installations mondiales à plus de 34 000 MW. L'Allemagne (7 400 MW), l’Italie (2 320 MW), le Japon (990 MW) et les États-Unis (920 MW) représentent ensemble 80 % du marché mondial (pour les installations faites en 2010). Les installations connectées aux réseaux (sans stockage de l'électricité) représentent la grosse majorité des nouvelles installations.

Les six plus grandes firmes fabriquant des cellules photovoltaïques se partagent 50 % du marché mondial. Il s'agit des sociétés chinoises Suntech Power, JA Solar, Trina Solar et Yingly, de l’entreprise américaine First Solar et de l'allemande Q-Cells. La Chine a produit en 2010 près de la moitié des cellules photovoltaïques du monde, et c'est aussi en Chine que la majorité des panneaux sont assemblés.

Le Japon, l’Italie et l’Espagne sont parmi les plus grands consommateurs de panneaux solaires photovoltaïques, mais ces pays sont en 2010 largement dépassés par l'Allemagne.

Principales entreprises du secteur

Producteurs de silicium

• REC, Norvège. 1^er mondial avec 6 500 t en 2006 et 13 000 t prévus en 2007. Fabrique également des cellules, des wafers et des panneaux. A développé une filière de fabrication des wafers ultrafins. Conférence de presse du 26 octobre 2007. Recherche des méthodes de production de silicium alternatives
• Wacker, Allemagne. 2^e producteur mondial avec 5 600 t en 2006 et 10 000 t prévues en 2008
• Hemlock, États-Unis. 3^e mondial avec 3 600 t en 2006 et 7 500 t prévues en 2008.
• mais aussi : Crystallox, Scanwafer, PV silicon, Hoku materials, Sichuan Xinguang, Luyang Zhonhui, Emei, Sharp, Technip, Orkla, Ferroatlantica, Metallurgija, Hycore, Le Silicium de Provence, etc.

Producteurs de cellules

• Q-Cells, Allemagne. 1^er producteur mondial avec 389 MW en 2007
• Sharp, Japon. 3^e producteur mondial avec 370 MW en 2007
• mais aussi : Suntech Power, Schott, Isofoton, Bosch Solar Energy, DelSolar, MPO Energy, Photowatt, Photovoltec, Sunways, Topray Solar, Nanjing PV-tech, REC, KIS Co, Solland, Solartec Sro, etc.

Producteurs d'équipement de fabrication de cellules

• Applied Materials, Centrotherm, Roth and Rau, OTB, Alcatel Vacuum Technology, Oerlikon, Pfeiffer Vakuum, Manz Automation

Producteurs de panneaux solaires photovoltaïques

• Suntech Power (Chine) : 1^er mondial avec 1 GW en 2009
• First Solar (États-Unis)
• Sharp (Japon) : 1^er producteur mondial avec 710 MW en 2007 (produit le silicium, les cellules et les panneaux)
• Fonroche ( France - Agen ) : 90 Mw en 2011.
• FranceWatts ( France ) Producteur Français (Normand) de tuiles Photovoltaiques intégrées au bâti (CEIAB)
• VHF-Technologies SA (Suisse) : l'une des seules entreprises européennes à produire des cellules souples
• Centrosolar (Allemagne)
• Solarworld (Allemagne)

Autres

Solabios, Sillia Energie, Canadian Solar, LCS Solarstrom, Solar-Fabrik, Bisol, Elysun, BP solar, CEEG, Trina Solar, Yingli Solar, Sanyo, Deutsche solar, Kyocera, Mitsubishi, Motech, SolarWorld, Shell Solar, Aleo Solar, Solarwatt, Centrosolar, Soleco, Scheuten Solar, Sunpower corp, Solar Fabrik, Tenesol, Evergreen Solar, Honda Soltec, Kaneka, Scancell, Shenzen Topray, Ningbo Solar, E-ton Dynamics, General Electric, Solterra, Shanghai Solar, Sunset, Solon, Solairedirect, CPSolar, EDF ENR, PVG etc.

Prix des équipements (hors taxes)

Cet article ne cite pas suffisamment ses sources (juillet 2010). Si vous disposez d'ouvrages ou d'articles de référence ou si vous connaissez des sites web de qualité traitant du thème abordé ici, merci de compléter l'article en donnant les références utiles à sa vérifiabilité et en les liant à la section « Notes et références ». (Modifier l'article)

• Modules polycristallins (fabrication) : ~500 $/kWc
• Modules polycristallins (du grossiste au détaillant) : de 1 500 $ à 3 500 $ / kWc (8 m²/kWc)
• Installation : de 600 à 2 000 $/kWc (en autoconstruction de 100 $ à 400 $/kWc)
• Onduleur pour injection réseau : ~400 $/kWc

La cible de 1 $ par Wc (au niveau des cellules) correspond à un prix de 0,1 $ par kWh (Cf. infra), qu'il faut rapporter au prix actuel du kWh à la consommation par les sources classiques (nucléaire, charbon, gaz...) : environ 0,10 € TTC en France (un des moins chers du monde), 0,25 $ au Japon, etc.

Prix du kWh

Article détaillé : module solaire photovoltaïque#Prix du kWh.

Le prix du kWh produit par une installation solaire photovoltaïque dépend des coûts fixes liés à l'investissement initial (achat du matériel et travaux), de la quantité de l'énergie solaire reçue par l'installation, du rendement de l'installation et surtout de la durée considérée pour l'amortissement de l'investissement. Pour ce dernier paramètre, il semble raisonnable de considérer une durée a minima de 20 ans. C'est en effet ce que garantissent les constructeurs de panneaux (puissance garantie supérieure de 90% de la valeur initiale). Pour un calcul plus précis, il faudrait tenir compte de la durée de vie moyenne de l'onduleur (très probablement comprise entre 10 et 20 ans pour une installation domestique).

Par exemple avec une durée considérée pour l'amortissement de 10 ans :

• pour une installation domestique de 3 kW produisant 3 000 kWh/an, et ayant coûté 6 €/W, le kWh coûte 58 centimes ^{[réf. nécessaire]} ; le coût descend à 40 centimes ^{[réf. nécessaire]} si on obtient 4 500 kWh/an (zone bien ensoleillée, comme en Corse par exemple) et monte à 72 centimes ^{[réf. nécessaire]} si la production n'est que 2 500 kWh/an (zone moins ensoleillée : nord de la France, Belgique) ;
• pour une centrale solaire telle que celle d'Amareleja (Portugal), ayant coûté 261 millions d'euros^{[réf. nécessaire]} et produisant 93 GWh/an^{[réf. nécessaire]}, soit 2,8 € par kWh et par an, le coût du kWh peut être estimé à 28 centimes ;
• pour le projet (à échéance 2015) de centrale photovoltaïque à concentration de Mildura (en) en Australie, d'une puissance de 154 MW et produisant 270 GWh par an pour un investissement initial de 420 millions de dollars australiens (320 millions d'euros), le coût prévisionnel peut être estimé à 12 c€/kWh.

Éléments de rentabilité d'une installation

Ensemble des éléments techniques, financiers et fiscaux à prendre en compte dans les calculs de rentabilité d'une installation produisant de l'énergie à partir du photovoltaïque :

• flux liés à l'investissement : ce sont le matériel (modules, onduleurs...), le transport et le stockage, l'ingénierie et installation et les éventuelles options (télésurveillance) en année 0.

À partir de ce chiffrage de l'investissement pour une puissance donnée, il est possible de calculer l'énergie annuelle qui sera produite, en fonction du taux d'ensoleillement de la région. Cette énergie annuelle est revendue à EDF (Agence d'Obligation d'Achats) au tarif indexé en vigueur pendant 20 ans en France et cela donne le chiffre d'affaires annuel généré par la centrale solaire photovoltaïque.

• flux liés à l'exploitation : ils reprennent le chiffre d'affaires dès la première année, lorsque la centrale est raccordée au réseau, duquel il faut déduire les différents flux et charges tels l'exploitation et la maintenance, la location de la toiture si applicable, la prime d'assurance, les frais généraux, la taxe professionnelle, les dotations aux amortissements et aux provisions, la variation du BFR et l'impôt sur les sociétés qui s'applique sur le résultat net, car une société ad hoc est souvent constituée pour chaque projet photovoltaïque.

Ces flux sont aisés à estimer pendant les 20 ans de l'obligation d'achat, mais des hypothèses de valeur résiduelle de l'équipement après 20 ans sont à faire.

• flux liés aux financements : ils prennent en compte le montage financier, la dette qui peut représenter 80 % de l'investissement initial, son remboursement et les intérêts.

Le tableau de flux étant complété, il suffit de calculer la valeur actuelle nette (VAN), le taux de rentabilité interne (Taux de rentabilité interne) et le délai de récupération pour cet investissement.

Comparaison du prix de l'électricité photovoltaïque avec le prix d'autres sources d'énergie

Pour une énergie donnée, calculer son prix nécessite de faire des hypothèses sur les taux d'intérêt, les futurs frais de maintenance (dont ceux de personnel, donc des gains de pouvoir d'achat et de productivité), de combustible (ce qui signifie par exemple qu'on fait une hypothèse sur son prix dans plusieurs années), les durées d'utilisation de l'équipement (amortissement), etc.

Chaque étude peut faire ses propres hypothèses et les résultats peuvent varier.

La comparaison peut en outre tenir compte du fait que la production photovoltaïque peut se faire directement au niveau du consommateur, ce qui permet de s'affranchir des frais et pertes de distribution, commercialisation, etc. Ces frais sont importants, puisqu'ils expliquent la différence entre le prix du kWh à la production (3 à 4 centimes pour les moins chers : centrale nucléaire, turbine à gaz à cycle combiné, centrale à charbon à lit fluidisé) et les prix au niveau du consommateur (10 à 15 centimes, voire plus, selon le pays).

De toutes les énergies renouvelables, le kWh photovoltaïque est actuellement de loin le plus cher (20 à 25 centimes pour une centrale et environ 40 centimes pour une bonne installation individuelle en France, contre 7 à 8 pour l'éolien par exemple). Selon un rapport de l'Inspection générale des finances (IGF) d'août 2010, «l'écart entre le tarif d'achat (entre 414 et 580 euros par Mégawatt.heure début 2010) et le prix du marché (56 euros par MWh) est financé par les consommateurs d'électricité via la contribution au service public de l'électricité (CSPE)». Cela donnait début 2010 un tarif d'achat de 7,4 à 10,4 fois supérieur pour le photovoltaïque en comparaison des prix actuels du marché. Les auteurs de ce même rapport ont chiffré les charges supplémentaires pour les ménages occasionnées par l'achat de la production photovoltaïque à la hauteur de 60 euros par an pour un ménage se chauffant à l'électricité.

Si on cherche à se projeter dans l'avenir, on attend une hausse du prix de l'électricité fossile et nucléaire (hausse du prix du combustible à cause du rapprochement du pic de production, taxe carbone, nouvelles exigences de sûreté et retraitement nucléaire…) et une baisse du prix de l'énergie photovoltaïque (progrès technique, économies d'échelle suite à la hausse des volumes).

Une étude de juillet 2010 réalisée pour l'association américaine NC WARN, qui promeut les énergies renouvelables et combat le nucléaire, par deux universitaires de l'Université Duke en Caroline du Nord, avance que le solaire est dorénavant moins cher que le nucléaire. Ces deux chercheurs se basent sur un prix du kWh photovoltaïque de 14 cents $ (10,2 centimes) et sur un coût d'installation de 8 $/W (5,83 €/W). Ces chiffres sont à rapprocher des prix réels actuels du kWh photovoltaïque (entre entre 30 et 46 centimes (mi-2011) pour la France selon la taille et le type d’installation).

Les autres énergies renouvelables et notamment le solaire thermodynamique (centrale solaire thermodynamique) restent actuellement moins chères. Selon un rapport de l'Inspection générale des finances (septembre 2010) le photovoltaïque est « la plus coûteuse des sources d'électricité renouvelables », étant 3,3 fois plus chère que l'hydroélectricité, et 2,85 fois plus chère que l'éolien terrestre. La seule énergie plus chère que celle du photovoltaïque est actuellement celle des piles électriques, d'autant qu'il est très facile d'implanter un petit capteur photoélectrique sur les petits appareils qui utilisent cette source : c'est la raison pour laquelle les modules sont si répandus dans les calculettes, montres, gadgets, balances, télécommandes, etc.

Heureusement pour elle, la technique photovoltaïque présente des possibilités de réduction de coûts beaucoup plus grandes que toutes les autres^{[réf. nécessaire]}. De plus, il faut tenir compte des économies si elle remplit une seconde fonction (toiture, brise soleil…), et des économies sur le réseau électrique qui pourraient être permises par une installation décentralisée. Ces facteurs donnent une chance à cette technique et expliquent qu'elle bénéficie d'incitations gouvernementales qui lui permettent de se développer en dépit de coûts plus importants que toutes les autres, développement qui est d'ailleurs une des conditions à la baisse des coûts.

Puissances photovoltaïques installées

Liste des puissances cumulées fin 2010, et installées en 2010, selon l'agence internationale de l'énergie (AIE) :

Pays	À fin 2010	Installé en 2010
Allemagne	17 370 MW	7 400 MW
Japon	3 620 MW	990 MW
Espagne	3 900 MW	392 MW
Italie	3 500 MW	2 320 MW
États-Unis	2 534 MW	920 MW
France	1 025 MW	720 MW
Total mondial (EIA)	35 000 MW	14 000 MW

En 2010, ces nouvelles installations ont fait croître de 66 % le parc mondial installé en 2009.

En France, le parc photovoltaïque s'est étoffé, avec plus des 120 000 installations représentant 614 MW raccordés au réseau d'ERDF au 31 septembre 2010 et 89 MW raccordés dans les DOM TOM au 31 juin 2010, soit une progression de + 47 % de la fin mars 2010 à la fin juin 2010.

En juillet 2010, le gouvernement français avait présenté un plan pour atteindre de 23% d'énergie d'origine renouvelable en 2020. Celui-ci prévoit 5400 MW d'énergie photovoltaïque en ligne en 2020. Pour éviter ce qu'il considère comme un emballement du secteur avec plus de 3 375 MW MW de demandes de raccordement faites au 30 juin 2010, le gouvernement a publié 13 décrets et lois en 2010, visant notamment à baisser les tarifs de rachat de l'électricité produite. Le 2 décembre 2010, le gouvernement a annoncé un moratoire de 4 mois sur les installations photovoltaïque de plus de 3 KWc. Le 4 mars 2011, le gouvernement a publié un décret annonçant une nouvelle diminution de 20 % du prix de rachat de l'électricité photovoltaïque ; Il a aussi décidé de plafonner à une puissance de 500 MW annuels les nouveaux projets de production d'électricité photovoltaïque.

Par ailleurs, pour améliorer la sécurité électrique des installations (37 % des installations étant non conformes en 2009, 72 % pour risque d’électrocution et 28 % pour risque d'incendie), le Ministère de l'Écologie, du Développement durable, des Transports et du Logement a modifié le décret du 14 décembre 1972 afin d'étendre l'attestation de conformité aux centrales photovoltaïques.

Recherche et développement

La recherche est très active dans le domaine du solaire photovoltaïque. Les prix diminuent constamment et les rendements progressent. L'essentiel des progrès se fait au niveau des cellules. Cependant, il existe aussi des innovations au niveau d'autres éléments qui peuvent réduire le coût global ou améliorer les fonctionnalités : amélioration des onduleurs, des héliostats, intégration dans des éléments standards de toitures (sous forme de tuiles par exemple), de vitrage ou de façade, mécanismes anti-poussières automatiques, vitres des panneaux solaires laissant mieux passer l'énergie solaire... Fin 2011, on compte au moins 70 solutions différentes d'intégration dans le bâti

Risques environnementaux

Si l'électricité produite par une installation photovoltaïque est sans pollution, la fabrication, l'installation et l'élimination des panneaux ont un impact sur l'environnement. Pour cette raison, les différents gouvernements mettent progressivement en place des obligations d'intégrer le démantèlement et le recyclage des installations en fin de vie. Ainsi en France, dès janvier 2012, une analyse de cycle de fin de vie des installations sera exigée.

Sécurité incendie

S'il existe des normes sur les circuits électriques et onduleurs, depuis leur apparition, les prescriptions techniques d'installation et d'utilisation des panneaux solaires sont fournies par les industriels. Il n'existe pas de normes européennes ou nationales spécifiques au photovoltaïque. Le ministère en charge de l’Écologie a commandé une étude à l'INERIS et au CSTB pour évaluer les risques d'incendies et le comportement au feu des panneaux photovoltaïques. Cette étude a été suivie d'un groupe de travail associant notamment la direction de la Sécurité civile

• En laboratoire, des essais et tests d'inflammabilité et de dégagement éventuel de gaz ou fumées toxiques ont été réalisés en laboratoire sur des échantillons de panneaux à cellules amorphes (panneau collé sur une membrane d'étanchéité) et sur des panneaux à base de cellules en tellurure de cadmium insérées entre deux couches de verre. les analyses ont montré que les impacts toxique des émissions de fumées ou de vapeur de cadmium étaient négligeables.
• En conditions réelles de bâtiments industriels, des tests ont étudié la propagation de la flamme sur une toiture certifiée BROOF (t3), avec panneau seul et panneau sur étanchéité en bitume, avec pente de toiture faible, et présence d'un isolant en dessous du panneau.
  Les panneaux se sont montrés « très résistant, même en présence d'une étanchéité combustible ». Le panneau seul n'a pas ou peu contribué à propager le feu (seul le support brûlait), sur une toiture d'entrepôt, l'étanchéité (bitume) a peu contribué à propager le feu. Dans les deux cas, le courant a continué à circuler, malgré la destruction des éléments. En conditions de toiture type entrepôt, la puissance électrique délivrée reste à un niveau relativement important, mais des variations de puissance sont induites par la destruction d'une partie des panneaux et la présence de fumées.
• En conditions réelles de maison d'habitation (maquettes de maison avec ou sans panneaux photovoltaïques sur combles), le panneau semble jouer un rôle isolant qui se traduit par une augmentation plus rapide des températures observées sous la toiture dans les combles durant le feu ; les températures critiques sont atteintes environ 5 minutes plus tôt que sans panneaux (« températures atteintes au bout de 11 minutes contre 6 pour un incendie avec panneau » lors de cet essai où les matériaux d'étanchéité utilisés étaient combustibles. L'Ineris recommande que les recommandations sur la sécurité incendie ne concernent pas seulement le panneau photovoltaïque lui-même mais tout le dispositif d'accueil du panneau en toiture ;
• Le CSTB et l'INERIS ont conclu que les systèmes photovoltaïques composés de modules standards sur cadres métalliques ou matériaux peu inflammables (classé au plus B-s3, d0 ou M1) et non déformables, ne contribuent que faiblement au développement du feu, et répondent aux exigences réglementaires du bâtiment. Quand les panneaux sont directement intégrés dans le bâti, le CSTB recommande, pour limiter le risque de court-circuit électrique et d'incendie induit, d'éviter tout contact direct des panneaux avec une structure ou un écran facilement inflammable.
  Les installations sur façade accrochées sur un mur de béton ou sur un bardage métallique en acier ne présente pas de danger en situation d'incendie, à condition d'éviter un effet cheminée au dos des systèmes, comme pour n'importe quel bardage.
• Une plaquette explicative du CSTB est attendue pour juillet 2011, ainsi que des recommandations pour les « interventions pompier » pour septembre 2011.

Parcs photovoltaïques au sol et concurrence d'usage

L'installation de parcs photovoltaïques au sol entraîne une concurrence d'usage de la terre entre la production d'énergie et la production agricole par exemple. Néanmoins leur installation peut avoir des avantages comme la valorisation des sols artificialisés ou pollués et entraîner des économies d'échelle en comparaison des panneaux solaires posés sur les toits.

Plusieurs associations et organisations intervenant dans les domaines de l'énergie et de la protection de l'environnement proposent 5 recommandations à considérer pour tout projet de création de parc photovoltaïque au sol :

1. Le parc photovoltaïque doit s'inscrire dans une politique de territoire
2. Tout projet de parc photovoltaïque doit avoir fait l'objet d'études sur l'usage des sols et leur artificialisation
3. La préservation de la biodiversité doit faire l'objet d'une considération particulière
4. La multifonctionnalité doit être favorisée
5. La réversibilité doit être recherchée

Bibliographie

• (fr) Guide des producteurs d'électricité d'origine photovoltaïque [PDF]
• (fr) Banque de données des installations d'électricité d'origine photovoltaïque en France
• (fr) Guide des producteurs d'électricité d'origine photovoltaïque [PDF]
• (fr) Spécifications techniques relatives à la protection des personnes et des biens dans les installations photovoltaïques raccordées au réseau [PDF]
• (fr) Synthèse publique de l’étude des coûts de référence de la production électrique - 2008 [PDF]
• (fr) Installations raccordées au réseau ERDF à fin septembre 2010 [PDF]

Annexes

Articles connexes

• Agence Internationale de l'Energie Renouvelable
• Albédo
• Cellule photovoltaïque
• Centrale solaire photovoltaïque
• certificat vert
• Chauffe-eau solaire
• Choc pétrolier
• Commissariat à l'énergie solaire
• Énergie propre
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